package com.zhongge.heap;

import java.util.Arrays;

/**
 * @ClassName MyHeap
 * @Description TODO 自定义堆
 * 堆的地层使用的是数组来存储的 那么我们实现的时候就相当简单了
 * @Author zhongge
 * @Date 2025/9/7 1:45
 * @Version 1.0
 */
public class MyHeap {
    //使用数组存放堆结构
    private int[] elem;
    //但凡跟数组有关的都是有usedSize
    private int usedSize;

    public MyHeap() {
        this.elem = new int[10];//默认初始化容量为10
    }
    //各种方法

    /**
     * 1.根据数组的数据 创建完全二叉树
     * @param array 数组
     */
    public void createCplBinTree(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            elem[i] = array[i];
            usedSize++;
        }
    }

    /**
     * 将完全二叉树构建为大根堆
     */
    public void createMaxHeap() {
      if (this.elem == null) {
          throw new NullElemException("堆中没有元素");
      }
      for (int parent = (usedSize-1 - 1)/2; parent >= 0; parent--) {
          //每一次路径向下调整
          shiftDown(parent, usedSize);
      }
    }

    /**
     * 向下调整
     * @param parent 起点
     * @param usedSize 终点
     */
    private void shiftDown(int parent, int usedSize) {
        //知父求子
        int child = parent*2 + 1;//只需要求左孩子就可以解决我们的需求
        while (child < usedSize) {
            if (child + 1 < usedSize && elem[child] < elem[child + 1]){
                child++;
            }
            if (elem[child] > elem[parent]) {
                swap(child, parent);
                //父与子同下
                parent = child;
                child = parent*2 + 1;
            } else {//如果符合大根堆==》提前结束
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 交换两个数
     * @param i 第一个数下标
     * @param j 第二个数下标
     */
    private void swap(int i, int j) {
        int tmp = elem[i];
        elem[i] = elem[j];
        elem[j] = tmp;
    }

    /**
     * 向大根堆中添加数据==》始终保持大根 堆
     * @param val 添加的值是 int类型
     */
    public void offer(int val) {
        //判满扩容
        if (isFull()) {
            this.elem = Arrays.copyOf(this.elem, this.elem.length*2);
        }
        //放入数值
        elem[usedSize] = val;
        //向上调整
        shiftUp(usedSize, 0);
        usedSize++;
    }

    /**
     * 向上调整
     * @param child 起点
     * @param i 终点
     */
    private void shiftUp(int child, int i) {
        //知子求父
        int parent = (child - 1) / 2;
        while (parent >= i) {
            if (elem[child] > elem[parent]) {
                swap(child, parent);

                child = parent;
                parent = (child - 1)/2;
            } else {
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 判满
     * @return true-满 false-不满
     */
    private boolean isFull() {
        return usedSize == this.elem.length;
    }

    /**
     * 获取队头元素（获取堆顶元素）
     * @return 堆顶元素=》最大值
     */
    public int poll() {
        //判空
        if (isEmpty()) {
            throw new NullElemException("堆中元素为空！！！");
        }
        int del = elem[0];
        //交换
        swap(0, usedSize - 1);
        usedSize--;
        shiftDown(0, usedSize);
        return del;
    }

    /**
     * 判空
     * @return true-空 false-不空
     */
    private boolean isEmpty() {
        return usedSize == 0;
    }

    /**
     * 堆的应用：堆排序
     * @param array 待排序数组
     */
    public void heapSort(int[] array) {
        //将数组变为完全二叉树
        createCplBinTree(array);
        //将完全二叉树变为大根堆
        createMaxHeap();
        //堆排序算法：
        //临时变量end
        int end = usedSize - 1;
        while (end > 0) {//等于0时候就已经排好序了 最后一次就不用排序了
            //第一步 交换
            swap(0, end);
            //第二步：调堆（向下）
            shiftDown(0, end);
            //第三步：end前移
            end--;
        }
    }

    public int[] getElem() {
        return elem;
    }


}
